基于热重分析和气液两相计算优化实验燃油配比的方法

摘要

基于热重分析和气液两相计算优化实验燃油配比的方法，通过热重分析测得一种实际燃油挥发特性曲线；将三种分别能表征每组燃油的饱和烷烃配成初始测试燃油，测得挥发特性曲线；依两挥发特性曲线的差别，配成调整饱和烷烃用量的测试燃油；反复调整测试，得到样本燃油；采用气液平衡方程和通用似化学活度系数进行蒸发的气液两相计算，加入调控同步挥发的烷烃；依新的样本燃油与实际燃油的挥发特性曲线的差别，对轻中重各组所占比例进行精细调节；反复多次精细调节样本燃油轻中重各组内两种烷烃的比例，获得目标燃油。本发明配比方法在保证示踪剂与对应组分同步挥发率良好的前提下，获得与真实燃油挥发特性相近的多组分燃油。

主权项

1.基于热重分析和气液两相计算优化实验燃油配比的方法，首先制备样本燃油，然后，再获得目标燃油，采用热重分析与气液平衡计算交替进行的措施，获得满足要求的多组分激光诱导荧光法测试专用燃油，其特征在于，该方法具体按以下步骤进行：步骤1：采用热重分析的方法，测得一种实际燃油的挥发特性曲线；步骤2：按常用的划分方法，将燃料划分为轻、中和重三组，按体积比1∶1∶1，分别取三种分别能表征每组燃油的饱和烷烃，将该三种饱和烷烃混合配成初始测试燃油；步骤3：采用热重实验，获得步骤2中得到的初始测试燃油的挥发特性曲线；步骤4：将步骤3得到的初始测试燃油的挥发特性曲线与步骤1得到的实际燃油的挥发特性曲线进行对比，得到该两曲线之间的差别；步骤5：根据步骤4得到的曲线之间的差别，确定步骤2中组成初始测试燃油的三种饱和烷烃各自的增减量，饱和烷烃的增减原则是：初始测试燃油的挥发性高于真实燃油的挥发性，则减少轻组分，增加重组分，反之，则增加轻组分，减少重组分；步骤6：以步骤2中三种饱和烷烃的用量为基础，根据步骤5中确定的三种饱和烷烃的增减量，对该三种饱和烷烃的用量分别进行调整，并用调整后的用量配成新的测试燃油；步骤7：采用热重实验方法，获得步骤6中新的测试燃油的挥发特性曲线，将该挥发特性曲线与步骤1得到的实际燃油的挥发特性曲线进行对比，获得该两挥发特性曲线之间的差别，根据该差别和步骤5中的增减原则确定步骤6中组成的新的测试燃油的三种饱和烷烃各自的增减量，然后，根据该增减量分别取用量增减后的三种饱和烷烃，并配成另一新的测试燃油；步骤8：重复步骤7，直至获得的测试燃油的挥发特性曲线与步骤1中实际燃油的挥发特性曲线的差异小于5％为止，具有该特性挥发曲线的新的测试燃油即为样本燃油；步骤9：根据步骤2划分的轻、中和重三组燃油中组分对应的示踪剂挥发特性，在步骤8获得的样本燃油中，加入调控同步挥发的烷烃，采用气液平衡方程和通用似化学活度系数进行蒸发的气液两相计算，决定加入的调控同步挥发的烷烃的量，优化同步挥发率，同步挥发率定义为：$R_c=\frac{R_{\mathrm{vapor}}^{\mathrm{Tracer}}}{R_{\mathrm{vapor}}^{\mathrm{Fuel}}}=\left(\frac{n_{\mathrm{vapor}}^{\mathrm{Tracer}}}{n_{\mathrm{total}}^{\mathrm{Tracer}}}\right)/\frac{n_{\mathrm{vapor}}^{\mathrm{Fuel}}}{n_{\mathrm{total}}^{\mathrm{Fuel}}}$式中，为示踪剂挥发为气相的比例，为该示踪剂对应的燃油组分挥发为气相的比例，为示踪剂挥发为气相的摩尔数，为示踪剂挥总摩尔数，为该示踪剂对应的燃油组分挥发为气相的摩尔数，为该示踪剂对应的燃油组分挥总摩尔数，同步挥发率表征示踪剂和燃油同步挥发的一致性，目标取值范围为0.95～1.05；步骤10：采用热重法，得到步骤9中加入调控同步挥发烷烃的样本燃油的挥发特性曲线，将该挥发特性曲线与步骤1获得的实际燃油的挥发特性曲线进行对比，找出两特性曲线之间的差别，并根据该差别，对步骤9中加入调控同步挥发烷烃的样本燃油的轻中重各组的所占比例再进行精细调节；步骤11：再次用步骤9的方法，对步骤10中精细调节后的样本燃油重新计算优化轻中重各组内两种烷烃的比例，调整后再次进行步骤10，步骤9到步骤11需反复进行多次，直到样本燃油达到与真实燃油的差别在5％～8％，即获得用于实验的目标燃油。